Matlab图片处理函数小记

布满荆棘的人生 2022-06-17 00:52 461阅读 0赞

本文总结一下自己写论文时候用的图片处理函数和命令。陆续缓慢更新

# 常用命令 #

## 坐标轴设置 ##

坐标轴刻度设定

ylim([-1600 1600])
    set(gca,'ytick',[-1600:500:1600])

坐标轴标记设定

x=[150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 ];
    set(gca,'XTickLabel',x)

坐标轴刻度及标注字体大小

set(gca,'FontSize',12);

坐标轴标注字体大小

set(get(gca,'YLabel'),'Fontsize',12)

坐标轴标注的方向

xlabel('speed','rotation',15);

更改坐标轴朝向

set(gca,'YDir','reverse')                %逆转y轴 使其顺序为从上到下递增
       set(gca,'XAxisLocation','top')           %将X轴置于顶部

# Plot命令总结 #

MATLAB中提供的线型属性有：

LineWidth——指定线宽  
MarkerEdgeColor——指定标识符的边缘颜色  
MarkerFaceColor——指定标识符填充颜色  
MarkerSize——指定标识符的大小

Matlab中使用Latex： http://blog.sina.com.cn/s/blog\_665f991f0100nubf.html

# 其他函数 #

ezplot('sin(x)',\[-2,2\]) 使用此方法可以指定定义域

[Matlab中plot、fplot、ezplot的使用方法和区别][Matlab_plot_fplot_ezplot]

常用函数

## 紧凑画图 ##

function ha = tight_subplot (Nh, Nw, gap, marg_h, marg_w)
 %TIGHT_SUBPLOT suplot子图间距调整，自适应调整间距、空白
 % 代码参考: http://blog.csdn.net/lanchunhui/article/details/49820721
 % 
 % 输入：行数Nh,列数Nw 用法同subplot(row,col)
 % gap 归一化坐标轴间间距 (0...1)
 % or [gap_h gap_w] 垂直、水平 for different gaps in height and width 
 % marg_h 归一化上下边距 (0...1)
 % or [lower upper] for different lower and upper margins 
 % marg_w 归一化左右边距 (0...1)
 % or [left right] for different left and right margins 
 % 输出：ha 子图的句柄数组
 % starting from upper left corner, going row-wise as in
 % going row-wise as in
 %
 % Example: ha = tight_subplot(3,2,[.01 .03],[.1 .01],[.01 .01])
 % for ii = 1:6; axes(ha(ii)); plot(randn(10,ii)); end
 % set(ha(1:4),'XTickLabel',''); set(ha,'YTickLabel','')
 
 
 if nargin<3; gap = .02; end
 if nargin<4 || isempty(marg_h); marg_h = .05; end
 if nargin<5; marg_w = .05; end
 
 if numel(gap)==1 
 gap = [gap gap];
 end
 if numel(marg_w)==1 
 marg_w = [marg_w marg_w];
 end
 if numel(marg_h)==1 
 marg_h = [marg_h marg_h];
 end
 
 axh = (1-sum(marg_h)-(Nh-1)*gap(1))/Nh; 
 axw = (1-sum(marg_w)-(Nw-1)*gap(2))/Nw;
 
 py = 1-marg_h(2)-axh; 
 k=0;
 ha = zeros(Nh*Nw,1);
 
 for ih = 1:Nh
 px = marg_w(1);
 for ix = 1:Nw
 k = k+1;
 ha(k) = axes('Units','normalized','Position',[px py axw axh], ...
 'XTickLabel','', 'YTickLabel','');
 px = px+axw+gap(2);
 end
 py = py-axh-gap(1);
 end

## 由fig仿真/实验图分析电流THD ##

%BYN_FFTBOX Compute Current THD, based on Matlab FFT Analysis Tool, code by Byn 170502
 % 该脚本用于计算fig图中的电流THD，仿真、实验图均可，ver 1.0
 % 调用Matlab自带的FFT分析函数，会计算分数次谐波，计算结果与Simulink FFT分析的结果完全一致
 % 可按照需求枚举基频(通常异步电机需要这个功能)，可选从fig名中自动读取基频
 % 可选择同时显示转矩、电流、THD在一张图中
 % 目前代码中还有些冗余，可继续优化，未来可添加转矩纹波，转矩峰峰值等功能
 % 在Matlab R2016b 环境下编写
 
 %% 参数设置
 figname='d50.fig';
 ia_id=4; % 电流在fig中的通道号
 te_id=2; % 转矩在fig中的通道号
 WL_flag=0; % 是否采用枚举法确定基频，0不使用，1使用
 first=50; last=51; delta=0.1; % 起始频率，结束频率，枚举步长
 cycle=2; % 计算周期
 XLabelStyle=2; %x 1: harmonic order; 2: frequency (Hz)
 start=0; % 从波形的什么时刻开始计算
 Te_plot=0; % 0:仅绘制电流及THD, 1:同时绘制转矩波形
 maxFrequency=20e3; % 最大绘图显示频率(均计算到Nyquest频率)
 
 % tmp=regexp(figname,'\d*\.?\d*','match'); first=str2double(tmp{1,1}); % 从文件名自动读取基频
 
 %% 读入fig图
 clear lh n gcf
 open(figname);
 lh=findall(gcf,'type','line');
 n=numel(lh);
 if n==0
 error('获取图片信息失败!检查待处理图片是否在工作目录。');
 end
 x=get(lh(n-ia_id+1),'xdata')'; % 时间
 y=zeros(numel(x),2);
 y(:,1)=get(lh(n-te_id+1),'ydata')'; % 转矩
 y(:,2)=get(lh(n-ia_id+1),'ydata')'; % 电流
 
 %% 构造示波器结构体
 myscope.time=x;
 myscope.blockName='UserBuildFromOutData';
 myscope.signals.values=y(:,2);
 myscope.signals.dimensions=1;
 myscope.signals.label=[];
 myscope.signals.title=[];
 myscope.signals.plotStyle=0;
 
 %% 求取THD 单纯求取 或 枚举最小值后求取
 if WL_flag == 0
 FFTDATA=Matlab_FFT (myscope,start,first,maxFrequency,cycle); %仅包含电流的示波器结构体,起始计算时间,基波,最大频率,周期数
 else
 freq_fund=1e6; min_thd=1e6;
 for f=first:delta:last
 FFTDATA=Matlab_FFT (myscope,start,f,maxFrequency,cycle);
 if FFTDATA.THD<min_thd
 min_thd=FFTDATA.THD;
 freq_fund=f;
 end
 end
 FFTDATA=Matlab_FFT (myscope,start,freq_fund,20e3,cycle);
 disp(['基频 ',num2str(freq_fund),' Hz THD = ',num2str(min_thd),'%'])
 end
 
 %% 绘图
 gcf=figure('NumberTitle', 'off', 'Name',[figname(1:end-4),' THD']);
 set(gcf,'PaperSize',[680,480],'color','w');
 
 cut=[FFTDATA.startTime FFTDATA.startTime+1.0/FFTDATA.fundamental*FFTDATA.cycles]; %截取区间
 tmp=find(x>=cut(1) & x<=cut(2));
 x=x(tmp)-cut(1);
 y=y(tmp,:);
 
 if Te_plot==1
 ha = tight_subplot(3,1,[.1 .3],[.11 .06],[.1 .03]);
 axes(ha(1)); plot(x,y(:,1), 'k');ylabel('T_e(Nm)'); ylim([-2 2]); grid on
 xlabel('t/s');
 set(ha(1),'XTick',0:1/FFTDATA.fundamental/2:2/FFTDATA.fundamental,'XLim',[0,2/FFTDATA.fundamental])
 myTHDplot(ha(2:3),FFTDATA,x,y(:,2),XLabelStyle)
 else
 ha = tight_subplot(2,1,[.15 .3],[.11 .06],[.1 .03]);
 myTHDplot(ha,FFTDATA,x,y(:,2),XLabelStyle)
 axes(ha(1));xlabel('t/s');
 end
 
 clear gcf lh ha myscope FFTDATA
 clear cut cycle delta figname first freq_fund ha ia_id last
 clear n start te_id Te_plot tmp WL_flag x y XLabelStyle maxFrequency
 
 
 %% 绘制原始波形和THD频谱
 function myTHDplot(ha,FFTDATA,x,y,XLabelStyle)
 % 输入 坐标轴句柄,FFT结构体,时间坐标,电流数据,x轴标注类型
 freq_fund=FFTDATA.fundamental;
 freq1=FFTDATA.freq;
 mag1=FFTDATA.mag;
 
 v1=FFTDATA.magFundamental;
 nb_cycles=FFTDATA.cycles;
 % nfmax=FFTDATA.maxFrequency;
 order=floor(FFTDATA.freq(end)/FFTDATA.fundamental);
 
 % subplot(211) % 画原始波形
 axes(ha(1));
 plot(x,y,'k');ylabel('i_{a}/A');grid on
 %xlabel('t/s');
 % ylabel('U_{ab}/V')
 set(gca,'XTick',0:1/freq_fund/2:nb_cycles/freq_fund,'XLim',[0,nb_cycles/freq_fund])
 axis([0 nb_cycles/freq_fund min(y)*1.2 max(y)*1.2])
 
 % subplot(212) % 画频谱
 axes(ha(2));
 if XLabelStyle==1 % Harmonic order
 bar(freq1/freq_fund,mag1/v1*100,'k')
 xlabel('Harmonic order'),
 ylabel('H_{n}/H_{1} (%)'),
 axis([0 order 0 max(mag(nb_cycles+2:end))/v1*120]) % 显示范围为幅值最高的谐波
 else % display frequency (Hz) at xlabel
 bar(freq1,mag1/v1*100,'k')
 xlabel('Frequency (kHz)'),
 ylabel('H_{n}/H_{1} (%)'),
 axis([0 max(freq1) 0 max(mag1(nb_cycles+2:end))/v1*120]) 
 set(ha(2),'XTickLabel',0:max(freq1)/1000/10:max(freq1)/1000); % 将标度由Hz转换为kHz
 % clear gcf
 end
 
 q=['Fundamental ( ',num2str(freq_fund),'Hz ) = ',num2str(v1),', THD = ',num2str(FFTDATA.THD),'%'];
 % q=['THD = ',num2str(FFTDATA.THD),'%'];
 title(q)
 disp(q)
 end
 
 
 %% Matlab FFT Analysis Tool
 % reference http://cn.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/power_fftscope.html;jsessionid=db0b9a8ee73742bf537d1f0a3291?refresh=true
 function FFTDATA=Matlab_FFT (myscope,start,fundamental,maxFrequency,cycle)
 % 输入：仅包含电流的示波器结构体,起始计算时间,基波,最大频率,周期数
 % 输出 FFT结构体
 FFTDATA = power_fftscope(myscope);
 
 FFTDATA.startTime=start;
 FFTDATA.cycles=cycle;
 FFTDATA.fundamental=fundamental;
 FFTDATA.maxFrequency=maxFrequency+1; % 这里+1不会影响计算结果，只是为了画图时横轴坐标更好处理
 
 FFTDATA=power_fftscope(FFTDATA);
 % power_fftscope(FFTDATA)
 
 end
 
 function ha = tight_subplot (Nh, Nw, gap, marg_h, marg_w)
 %TIGHT_SUBPLOT suplot子图间距调整，自适应调整间距、空白
 % code by Byn 161110 ver 1.0
 % 代码参考: http://blog.csdn.net/lanchunhui/article/details/49820721
 % 
 % 输入：行数Nh,列数Nw 用法同subplot(row,col)
 % gap 归一化坐标轴间间距 (0...1)
 % or [gap_h gap_w] 垂直、水平 for different gaps in height and width 
 % marg_h 归一化上下边距 (0...1)
 % or [lower upper] for different lower and upper margins 
 % marg_w 归一化左右边距 (0...1)
 % or [left right] for different left and right margins 
 % 输出：ha 子图的句柄数组
 % starting from upper left corner, going row-wise as in
 % going row-wise as in
 %
 % Example: ha = tight_subplot(3,2,[.01 .03],[.1 .01],[.01 .01])
 % for ii = 1:6; axes(ha(ii)); plot(randn(10,ii)); end
 % set(ha(1:4),'XTickLabel',''); set(ha,'YTickLabel','')
 
 
 if nargin<3; gap = .02; end
 if nargin<4 || isempty(marg_h); marg_h = .05; end
 if nargin<5; marg_w = .05; end
 
 if numel(gap)==1 
 gap = [gap gap];
 end
 if numel(marg_w)==1 
 marg_w = [marg_w marg_w];
 end
 if numel(marg_h)==1 
 marg_h = [marg_h marg_h];
 end
 
 axh = (1-sum(marg_h)-(Nh-1)*gap(1))/Nh; 
 axw = (1-sum(marg_w)-(Nw-1)*gap(2))/Nw;
 
 py = 1-marg_h(2)-axh; 
 k=0;
 ha = zeros(Nh*Nw,1);
 
 for ih = 1:Nh
 px = marg_w(1);
 for ix = 1:Nw
 k = k+1;
 ha(k) = axes('Units','normalized','Position',[px py axw axh], ...
 'XTickLabel','', 'YTickLabel','');
 px = px+axw+gap(2);
 end
 py = py-axh-gap(1);
 end
 end

## 波特图 ##

% Buck 黑色实线
    L=370e-6;C=100e-6;R=8;
    DCR=0; ESR=0; Vin=30; Vpwm=1/28;
    a=L*C*(1+ESR/R);
    b=L/R+DCR*C*(1+ESR/R)+ESR*C;
    c=1+DCR/R;
    d=Vpwm*Vin*ESR*C;
    e=Vpwm*Vin;
    G=tf([d,e],[a,b,c]);  % 传函
    bode(G,P,'k')                % 波特图
    % margin(G)            % 显示相位裕度
    
    %% PI 蓝色
    hold on
    kp=7.59;
    ki=477;
    H=tf([kp,ki],[1,0]);  % PI传函
    bode(H,P,'b')
    
    %% 合成 红色
    hold on
    T=tf([kp*d, kp*e+ki*d, ki*e],[a,b,c,0]);  % 合成
    P=bodeoptions;      
    P.Grid='on';          % 绘制网格
    P.XLim={[1 100000]};% 调整横轴
    P.FreqUnits='Hz';     % 横轴以频率为单位
    P.XLabel.FontSize=10; % 横轴题注字体大小
    P.title.String='';
    bode(T,P,'r') 
    
    h = findobj(gcf, 'Type','line'); % 取句柄
    set(h,'LineWidth',1.5);
    % set(h,'LineWidth',1.5,'Color','[0.72,0.27,1]');
    set(gca,'FontSize',12)

[Matlab_plot_fplot_ezplot]: http://blog.sina.com.cn/s/blog_764f33170100wgql.html